[发明专利] 一种长距离供水管道检测机器人控制方法 – CN114110303A 全文链接一   全文链接二

 
基本信息
申请号
CN202010879326.1
申请日
20200827
公开(公告)号
CN114110303A
公开(公告)日
20220301
申请(专利权)人
广州中国科学院先进技术研究所
申请人地址
511458 广东省广州市南沙区海滨路1121号A栋
发明人
陶浩;杨文林;刘小凯;张治彪;李亚锋;吕浩亮;张弓;侯至丞;王卫军 专利类型 发明专利
摘要
本发明公开了一种长距离供水管道检测机器人控制方法,采用远程遥控和局部自主作业相结合的控制方式;局部自主作业包括电机过载调整控制和位姿自动调整控制;为了在检测过程中实时检测驱动电机的过载状态,机器人采用了安装在移动载体主动轮上的编码器;为了对位姿进行自动调整,从而保证机器人姿态的平稳,机器人采用了惯性测量单元。本发明具有远程速度与方向控制、位姿自动调整、过载保护、防倾覆等能力;能够提升对复杂管道环境的适应能力,提高管道检测机器人的驱动力,适应湿滑、崎岖的管道环境,增加管道检测机器人的稳定性,防止其在管道内倾覆;结合多传感器数据,完成机器人在管道内部的准确定位,将管道检测信息与管道位置准确关联。
主权项
1.一种长距离供水管道检测机器人控制方法,其特征在于,采用远程遥控和局部自主作业相结合的控制方式;所述局部自主作业包括电机过载调整控制和位姿自动调整控制;所述电机过载调整控制具体为:为了在检测过程中实时检测驱动电机的过载状态,机器人采用了安装在移动载体主动轮上的编码器,当编码器的脉冲频率fz小于控制脉冲频率f0时,便可以判定电机出现了失步,进而推断出电机发生了过载现象;机器人的模糊控制器以脉冲频率误差e和误差变化率de/dt为输入;当判定电机因过载而产生失步时,模糊控制器将根据电机过载的严重程度及其变化趋势来输出控制量即相电流的变化△i,根据相电流的变化△i和检测到的车轮电机电流△i0,及时增大电机的输出相电流i,以提高其输出转矩,从而达到纠正电机过载的目的;所述位姿自动调整控制具体为:为了对位姿进行自动调整,从而保证机器人姿态的平稳,机器人采用了惯性测量单元,惯性测量单元包括速率陀螺、线加速度计和机载计算机;速率陀螺和线加速度计分别用来测量运载体的角运动信息和线运动信息,机载计算机根据这些测量信息解算出运载体的航向、姿态、速度和位置信息;当机器人姿态发生异常时,即机器人侧面倾斜角与理想位姿下的倾斜角β0之间存在偏差,机器人的模糊控制器以机器人侧面倾斜角偏差E和机器人侧面倾斜角偏差变化率EC为输入;输出控制量即机器人左、右车轮的速度差U1,并利用遗传算法进行优化,调节机器人左、右车轮的速度U,实现机器人的位姿调整,使机器人的路径得到优化,从而使机器人进行正常的检测作业;所述远程遥控具体为:机器人通过缆绳与地面控制站连接,将获取的各种传感器数据进行预处理,然后依照受缆绳约束的移动机器人平台的运动学分析和动力学分析,利用里程计和惯性测量单元组成的惯性导航系统,通过扩展卡尔曼滤波算法,获得机器人的相对位姿;然后根据激光雷达的感知模型构建的管道环境栅格地图,利用概率定位算法结合相对位姿、激光数据和栅格地图估计出机器人相对地图的全局位姿,并通过缆绳内部的数据线传送到地面,地面操作人员结合机器人相对于地图的全局位姿,通过缆绳内部的数据线发送控制指令,实现对机器人的远程遥控操作。

 

 
IPC信息
IPC主分类号
F16L55/32
F 机械工程;照明;加热;武器;爆破

F16 工程元件或部件;为产生和保持机器或设备的有效运行的一般措施;一般绝热

F16L 管子;管接头或管件;管子、电缆或护管的支撑;一般的绝热方法

F16L55/32 自身包含的〔6〕

 

 
法律状态信息
法律状态公告日
20220301
法律状态
公开 法律状态信息
CN202010879326 20220301 公开 公开

 

 
代理信息
代理机构名称
广州容大知识产权代理事务所(普通合伙) 44326
代理人姓名
潘素云